第一章 环境与污染化学基础知识 主讲：关伟 2010年xx月xx日目录 第一节 环境基础知识 第二节 无机污染物基础知识 第三节 有机污染物基础知识 第一节 环境基础知识1.环境：广义的说，环境是指围绕着人群的空间及其中可以影响人类生产、生活和 发展的各种自然因素、社会因素的总体。人类环境分为自然环境和社会环 境。 2.环境保护：环境保护是指人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关 系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。3.环境容量：环境容量是在人类生存和自然生态系统不致受害的前提下，某一环境所能 容纳的污染物的最大负荷量。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面。一.环境、环境保护、环境容量、环境自净4.环境自净：指环境中的污染物在物理、化学和生物作用下逐渐降解、转化使其达到自 然净化的过程。按其机理可分为物理净化、化学净化和生物净化3类。（1）物理净化：通过稀释、扩散、淋洗、挥发、沉降等作用将污染物 净化。 （2）化学净化：环境自净的化学反应有氧化和还原、化合和分解、吸 附、凝聚、交换、络合等。（3）生物净化：生物的吸收、降解作用使污染物浓度和毒性降低或消失。1.环境质量：一般是指，一处具体环境的总体或某些要素，对于人群 的生存和繁衍以及 社会发展的适宜程度，是反映人群对环境要求的，对环境状况的一种描述 。2.环境成本：又称环境降级成本，是指由于经济活动造成环境污染而使环境服务功能质 量下降的代价。环境降级成本分为环境保护支出和环境退化成本。二.环境质量和环境成本（一）全球气候变暖 （二）臭氧层的耗损与破坏 （三）生物多样性减少 （四）酸雨蔓延 （五）森林锐减 （六）土地荒漠化 （七）大气污染 （八）水污染 （九）海洋污染 （十）危险性废物越境转移 三.人类主要面临的环境问题由于人口的增加和人类生产活动的 规模越来越大，向大气释放的二氧 化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧 化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（ CFC）、四氯化碳（CCl4）、一氧 化碳（CO）等温室气体不断增加， 导致大气的组成发生变化。大气质 量受到影响，导致全球气候逐渐变 暖。 （一）全球气候变暖（二）臭氧层的耗损与破坏臭氧层能吸收太阳的紫外线，以保护地球上的生 命免遭过量紫外线的伤害，并将能量贮存在上层 大气，起到调节气候的作用。氟利昂（CFC）等气体被排放到大气中会使臭氧 层遭到破坏，将使地面受到紫外线辐射的强度增 加，给地球上的生命带来很大的危害。（三）生物多样性减少 近百年来，由于人口的急剧增加和人类对资源的不合理开发，加之环境污 染等原因，地球上的各种生物及其生态系统受到了极大的冲击，生物多样 性也受到了很大损害。（四）酸雨蔓延 酸雨是指大气降水中酸碱度（ph值）低于5.6的雨、雪或其他形式的降水。 这是大气污染的一种表现。酸雨对人类环境的影响是多方面的。酸雨降落 到河流、湖泊中，会妨碍水中鱼、虾的成长，以致鱼虾减少或绝迹；酸雨 还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造 成作物减产，危害森林的生长。 此外，酸雨还腐蚀建筑材料。（五）森林锐减 今天的地球上，森林正以平均每年 4000平方公里的速度消失。森林的 减少使其涵养水源的功能受到破坏， 造成了物种的减少和水土流失，对二 氧化碳的吸收减少进而又加剧了温室 效应。（六）土地荒漠化 全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙 漠化面积29%。每年有600万公顷的 土地变成沙漠。经济损失每年423亿 美元。全球共有干旱、半干旱土地50 亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁。 致使每年有600万公顷的农田、900 万公顷的牧区失去生产力。（七）大气污染 大气污染的主要因子为悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化 物、铅等。大气污染导致每年有30-70万人因烟尘污染提前死亡，2500万 的儿童患慢性喉炎，400-700万的农村妇女儿童受害。 （八）水污染 各国每年工业用水超过600km3，灌 溉农田用水多达30004000 km3， 其中受农药和各种有毒化学制品污染 的水，不少于上述用水总和的1/3排 入湖泊、河流、海洋。 （九）海洋污染 人类活动使近海区的氮和磷增加50%- 200%；过量营养物导致沿海藻类大 量生长；海洋污染导致赤潮频繁发生 ，全球们往海里倾倒的垃圾达200亿t 。再加上其他污染造成海洋生态危机 。（十）危险性废物越境转移 危险性废物是指除放射性废物以外，具有化学活性或毒性、爆炸性、腐蚀 性和其他对人类生存环境存在有害特性的废物。危险废物的越境转移是指 危险废物从一国管辖地区或通过第三国向另一国管辖地区转移。危险废物 在国际间的转移，尤其是向发展中国家的转移，会对人类健康和环境造成严重的危害。1.马斯河谷事件 2.多诺拉事件 3.洛杉矶光化学烟雾事件4.伦敦烟雾事件 5.四日市哮喘事件6.米糠油事件 7.水俣病事件 8.痛痛病事件 四. 八大公害事件大气层位于地球的最外 层，介于地表和外层空 间之间，它受宇宙因素 （主要是太阳）作用和 地表过程影响，形成了 特有的垂直结构和特性 。根据大气层垂直方向 上温度和垂直运动的特 征，一般把大气层划分 为对流层、平流层、中 间层、热层和散逸层五 个层。 五.大气圈的结构1.对流层 对流层的温度随高度升高而递减。平均每上升100m气温下降0.65。对流 层大气有强烈的对流运动，对流层由此得名。此外，对流层中云、雨、雷 、电等天气现象非常活跃。 2.平流层 平流层是自对流层顶到55km高度间的气层。气温的垂直分布除下层随高度 变化不大外，自25km向上明显递增，到平流层顶达到-3度左右。平流层中 水汽、杂质极少，几乎没有云、雨现象。故平流层没有强烈对流运动，气 流平稳、能见度好，是良好的飞行层次。在2030公里高处，氧分子在紫 外线作用下，形成臭氧层。3.中间层 自平流层顶到85km间气层称中间层。这一层已经没有臭氧，气温随高度升 高迅速下降。 4.热层（电离层）中间层顶到800km高度间气层称为热层。空气密度很小，气温随高度迅速 升高。当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收， 因此温度升高，故称热层。热层中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O） 气体成分在强烈太阳紫外辐射（主要是波长短于0.1um波段）和宇宙射线 作用下，处于高度电离状态，因而又称电离层。电离层具有吸收和反射无 线电波的能力，能使无线电波在地面和电离层间经过多次反射，传播到远 方。 5.散逸层散逸层是指800km高度以上的大气层。这一层的气温随高度增高而升高。 散逸层的上界也就是大气层的上界。 1.概念温室效应主要是由于现代化工业社会过多使用矿石燃料：煤炭、石油和天然气等， 这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。由环境污染引起的温室 效应是指地球表面变热的现象。 其他温室气体有：氯氟烃（CFC）、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体等。六. 温室效应及其危害2.温室效应的危害 (1) 地球上的病虫害增加； (2) 海平面上升； (3) 气候反常，海洋风暴增多； (4) 土地干旱，沙漠化面积增大。 七.拉尼娜和厄尔尼诺现象及其危害1.厄尔尼诺现象及危害厄尔尼诺现象（圣婴）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。 2.拉尼娜现象及其危害拉尼娜现象（圣女现象）是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏 冷的现象（与厄尔尼诺现象正好相反）。表现为东太平洋明显变冷，同时 也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。拉尼娜现象是 一种厄尔尼诺年之后的矫正过渡现象。这种水文特征将使太平洋东部水温 下降，出现干旱，与此相反的是西部水温上升，降水量比正常年份明显偏 多。 1.什么是光化学烟雾汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CH）和氮氧化物（NOx）等 一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、 酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次 污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。八.光化学烟雾及危害2.光化学烟雾的危害(1)损害人和动物的健康人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸 道疾病恶化、儿童肺功能异常等。 (2)影响植物生长 臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植 物丧失遗传能力。 (3)影响材料质量光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建 筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。 （一）生态系统的定义。生态系统是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约，不断 演变，达到动态平衡、相对稳定的统一整体，是生态学领域的一个主要结 构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。（二）生态系统的组成。生态系统由4个部分组成，即生产者主要指绿色植物和凡能进行光合作 用制造有机物的植物种类；消费者主要是动物；分解者是指各种具有 分解能力的微生物和一些微型动物；无生命物质指生态系统中的各种无 生命的无机物、有机物和各种自然因素。九.生态系统基本概念（三）生态系统的类型。生态系统按生态类型可分为淡水生态系统、海洋生态系统和陆地生态系统 ；按受人为的影响或干预的程度，可分为生态系统、半自然生态系统、人 工生态系统等。（四）生态系统的结构。主要可分为形态结构和营养结构两种：1.生态系统的形态结构是指生物的种类、种群数量、种的空间配置、种的 时间变化等。2.生态系统的营养结构是指生态系统中各个组成部分之间建立起来的营养 关系，它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。 生态系统的能量流动和物质循环始终是在不断地进行着。虽然自然因素和 人为活动会经常给生态系统带来各种污染，但是在一定条件下和一段时期 内，生产者、消费者和分解者之间又能保持一种相对稳定的平衡状态，这 种平衡状态就是生态平衡。 生态系统内部的因素和外界因素的变化，都可能使生态系统受到影响而发 生相应的变化，甚至破坏生态平衡。生态平衡的破坏或失调，一般可以归 咎于两方面原因，即自然原因和人为因素。 自然原因主要指自然界发生的异常变化，由自然原因而引起的生态平衡的 破坏称为第一环境问题，如火山爆发、地震、台风等自然原因所导致的生 态平衡的破坏。 人为因素主要是指人类对自然资源的不合理利用以及由于工农业的发展而 带来的环境污染等，由这类因素而引起生态平衡的破坏称为第二环境问题 。 十.生态平衡、生态破坏的原因1.定义湿地是指天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带 ，带有或静止或流动，淡水或半咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水 域。湿地包括滨海湿地、河口湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地等多 种类型，浅海、滩涂、湖泊、河流、沼泽、水库、池塘、稻田等都属于湿 地。 十一.湿地及其功能2.湿地的功能湿地是地球上生物多样性丰富和生产力较高的生态系统，具有以下功能：防止海水入侵 调节气候降解污染防止自然力侵蚀固碳维持自然系统和过程休闲、教育和科学研究由于人类生活或生产活动改变了天然水的物理、化学或生物学的性质和组 成，影响人类对水的利用价值或危害人类健康，称为水污染。在自然情况 下，天然水的水质也常有一定变化，但这是一种自然现象，不算水污染。 十二.水污染及常见污染物常见的水质污染物：（1）病原微生物，如大肠杆菌、